配電系統電能質(zhì)量的檢測和調整

⑻發(fā)電機的過(guò)熱或電氣不穩定性

備用發(fā)電機會(huì )發(fā)生同變壓器同樣的過(guò)熱問(wèn)題。因為它們要給那些產(chǎn)生諧波的負載提供緊急供電，經(jīng)常是更薄弱的地方。除了過(guò)熱問(wèn)題，某些諧波在電流波形過(guò)零點(diǎn)產(chǎn)生畸變，還會(huì )引發(fā)對發(fā)電機控制回路的干擾和不穩定性。

7、從測量到解決辦法

如果系統中的電氣負載絕大部分是非線(xiàn)性的，那么一臺專(zhuān)業(yè)的諧波故障檢測儀，將是非常有價(jià)值的工具。當存在諧波時(shí)，諧波失真總量的真實(shí)讀數使你能夠預測到諧波的短期和長(cháng)期效應。一臺手持式諧波故障檢測儀，還可以提供另外一個(gè)重要讀數一K因數。K因數用一個(gè)數字表示，對于沒(méi)有諧波的系統，K因數為1．0。高的K因數代表可以承受高的諧波水平。

一臺專(zhuān)業(yè)的諧波故障檢測儀可以提供完整的諧波頻譜，使有經(jīng)驗的工程師或技師能夠迅速估計潛在的諧波源。

在進(jìn)行故障檢測時(shí)，要確定所得到的每個(gè)讀數都是真有效值。真有效值讀數對所有波形都是正確的，而不僅僅是正弦波。最重要的是，它可以確切地指示系統中諧波的熱效應。在非線(xiàn)性系統中，諧波引起的發(fā)熱是最危險的。系統電壓的穩定性也將受到有害的影響。如果擁有先進(jìn)的工具和故障檢測的實(shí)踐經(jīng)驗，將可以控制所有這些問(wèn)題。

以下介紹諧波的典型測量方法和在什么地方進(jìn)行測量，介紹在同一系統發(fā)現的實(shí)際故障和問(wèn)題以及如何解決它們。此外，還將提供有關(guān)功率因數的信息。

⑴減小三相系統諧波的影響舉例

系統特征：圖6表示的是一個(gè)帶有非線(xiàn)性負載的三相電力配電系統的框圖。

圖6

它給2個(gè)SCR控制的凋速電機供電。其它負載還有幾個(gè)感應馬達和熒光燈照明系統。馬達電路由480V供電，照明系統由277V供電。該系統設計為臨界狀態(tài)，它可以通過(guò)短路電流和負載電流的比計算出來(lái)。正常的比率應該是100：1以上，而本系統是22：1。

⑵癥狀：馬達效率下降，小的感應馬達燒毀，熒光燈中的電容損壞。

⑶測量

迅速地估計系統的諧波程度。利用配備電流鉗的便攜式諧波分析儀(例如福祿克公司的F43)分別在A(yíng)、B和C點(diǎn)進(jìn)行三次測量。參見(jiàn)圖6。第一個(gè)測量(A點(diǎn))表示諧波失真總量很高。第二個(gè)測量(B點(diǎn))說(shuō)明同樣的問(wèn)題。最后一點(diǎn)(C點(diǎn))表明存在比額定電流大許多的電流―足以經(jīng)常燒毀35A的保險絲。

這些快速的現場(chǎng)測量足以揭示諧波問(wèn)題的嚴重性。進(jìn)一步分析后發(fā)現偶次諧波是由可控硅閘流系統的失靈而引起的，而可控硅閘流系統的失靈又是由于三相電壓波形諧波畸變引起的。諧波還導致了馬達和熒光燈電容發(fā)生故障。

⑷系統電能的調整

系統電壓的諧波失真總量（THD)很高。20KVAR功率因數修正電容引起了問(wèn)題。它在五次諧波附近產(chǎn)生了諧振。為了解決上述問(wèn)題，進(jìn)行了兩點(diǎn)改動(dòng)：第一，加倍變壓器容量以改善供電能力；第二，將電感與功率因數修正電容組串聯(lián)讓其在200Hz以上的頻率失諧。選擇電感線(xiàn)圈的感抗值使頻率高于200Hz時(shí)回路呈感性，它將保持50Hz下功率因數的改善。降低源阻抗從而降低480V供電電壓的諧波失真。這種方法通常意味著(zhù)使用更大的變壓器。本例中意味著(zhù)加倍其容量。

在做這些改動(dòng)之前，要先確認一下供電電源本身沒(méi)有諧波問(wèn)題。他們將負載中的所有非線(xiàn)性負載全部關(guān)閉再測量電力設備輸入端的電壓諧波失真。測試結果顯示，從供電部門(mén)來(lái)的電壓的諧波失真總量(THD)小于1％。

在安裝新的變壓器和電感線(xiàn)圈后，再次測量電機饋線(xiàn)的諧波頻譜。五次諧波電流大大減小了。電壓失真比從前減少了一半以上，而且流過(guò)相位修正電容的電流也接近50Hz額定值?，F在調頻驅動(dòng)的效率比以前高許多，因為由諧波電壓引起的電機轉動(dòng)不良的現象被排除了。